萨科微SL-W-TRS-5.5Dx数字红外热电堆芯片方案

应用案例|Application Cases|

2024-09-13 09:56:38 952

深圳市萨科微半导体有限公司技术骨干来自清华大学，以新材料新工艺新产品引领公司发展，掌握国际 .的第三代半导体碳化硅功率器件技术。萨科微集电子产品的设计开发、生产和销售一体化的高新科技企业，为客户提供可靠的产品和配套的技术服务。

1.1名称：萨科微数字红外热电堆非接触测温应用

1.2应用：医疗、智能可穿戴设备、智能家电、工业温度监测、非接触表面人体测温、额温枪、学生卡、电子哨兵等近距离高精度数字测温设备。

1.3芯片功能：

萨科微SL-W-TRS-5.5Dx是一款直插形式的数字红外热电堆芯片，用于非接触测温应用。芯片内置热电堆传感器和专用处理芯片，用户无需其他外围，直接通过 I2C 总线与传感器进行通讯读取。芯片本身附带 5mm 和 8mm 金属筒的标准型号，可以在-40℃～130℃温度环境中应用。芯片能测量液体温度、物体温度（表温）、人体温度等，测量温度范围在-40℃～530℃之间。

1.4萨科微SL-W-TRS-5.5Dx系列型号为：

SL-W-W-TRS-5.5D1 --- 裸传感器，TO-46 封装，视场角 FOV = 90°

SL-W-TRS-5.5D2 --- TO-46 封装加 5mm 高金属筒，视场角 FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D3 --- TO-46 封装加 8mm 高金属筒，视场角 FOV = 60°

SL-W-TRS-5.5D4 --- TO-46 封装加 5mm 异形金属筒，视场角 FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D5 --- TO-46 封装加 5mm 异形金属筒，视场角 FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D6 --- TO-46 封装加 3.5mm 异形金属筒，视场角 FOV =75°

2．萨科微SL-W-TRS-5.5Dx典型应用电路图

2.1萨科微SL-W-TRS-5.5Dx电路原理：

萨科微SL-W-TRS-5.5Dx器件引脚包含电源、I2C 总线共 4 个管脚，供电电压允许范围为 2.3～3.6V。传感器本身功耗很低，电源地之间使用一颗 0.1uF 电容即可，如果传感器离供电部分比较远，可以考虑增加一个 10uF 电容，以保证电源稳定降低噪声。

2.2萨科微SL-W-TRS-5.5Dx器件提供用于串行通信的 I 2C 通讯协议。通讯协议的选择是基于 CSB 状态。 I 2C 总线使用 SCL 和 SDA 作为信号线，两条线都通过上拉电阻从外部连接到 VDDIO，以便在总线空闲时，保持为高电平。数字器件的 I 2C 设备地址可以通过寄存器 0x92 的 Chip_Address 进行配置，另有 I 2C 通的通配 7-bit 地址为 0x7F（如下图）

I 2C 器件通配地址

I 2C 总线器件 SDA 和 SCL 的总线线路特性

I 2C 时序图

I 2C 通讯协议

2.3 当 SCL 处于高电平同时 SDA 处于下降沿，标志 I 2C 数据通讯开始。I 2C 主设备依次发送从设备的地址（7 位），随后方向控制位 R/W 选择读/写操作。当从设备识别到这个地址后，产生一个应答信号，并在第九个 SCL(ACK) 周期将 SDA 拉低。 SCL 处于高电平，SDA 处于上升沿，标志 I 2C 数据通信结束。当 SCL 为高时 SDA 传输的数据必须保持稳定。只有当 SCL 为低时 SDA 传输的值才可以改变。

3.TO-46 金属管壳封装及尺寸

3.1引脚定义

4.结构设计要求

对于带金属光杯的型号，如果结构上允许，可以将传感器镜头突出设备外壳上表面。如果外观有限制需要将器件内置，则需要保证结构避让器件视场。

对于有特殊需求需要使用 TO46 裸传感器芯片的产品，其本身感光视场角 FOV 约为 90 度。因为红外热电堆传感器对光、热非常敏感，所以环境温度越稳定，杂散光干扰越小，得到的测量结果越精确。一般来说不建议直接使用传感器进行测量，在产品中应用需要结构上的配合。传感器本身自带硅滤光片，因为滤光片对红外线有衰减，会导致测量结果偏低，如非必要，不要再增加其他滤光片。

4.1热设计要求

环境温度对测温效果影响较大，尽量保证传感器处于一个稳定的环境温度下，避免热源对其影响。因此要远离高发热器件，PCB 上传感器四周尽可能做开槽设计，将传感器置于孤岛。

4.2测温距离

传感器输出特性在近距离（一般指距离传感器镜片 20mm 以内）时受距离影响稍大，因此测量人体时建议的测量距离为 2-5cm 左右，测量其他物体在满足视场角的情况下可以适当拉长距离。

5.程序设计

5.1标准模式：通过配置寄存器实现I2C模式，直接I2C 读取数据。

5.2体眠模式：sleep Mode 下复用SDA作为中断INT输出，I2C失效，SCL持续为高电平。只对比传感器通道，不对比内部温度传感器输出。在I2C IDLE模式下通过I2C配置sleep_en = 1，mode_en = 1进入sleep，sleep 一段时间（100ms~25.6s，8bit），唤醒进行一次转换得到ADCcal输出，结合channel combination，check只对比To1校准后的adc raw data，用校准后的数据跟阈值去比，满足中断条件就能触发中断，寄存器可配高于设置阈值触发中断还是低于设置阈值触发中断，判断完成后继续进入sleep。默认配置SDA持续为高电平，当触发中断则拉低，过50ms又回到高电平。此中断信号可用于唤醒MCU。 MCU检测到INT信号后，控制SCL下拉超过10ms回到I2C IDLE模式，sleep_en=0。

6.设计注意事项

应用设计中，重点需要了解的是测量对象的材质（液体，物体还是人体），测量距离，测量温度范围，根据应用环境做算法优化开发，以提高测量的 .度。原始芯片算法是只保证在热平衡条件下，并且等温条件(传感器封装上没有温度差)下传感器有这个精度。若传感器封装上有温差，测得精度就会受到影响。能引起传感器封装温差的情况，比如传感器底面或侧面有较热(或较冷)的元器件，或传感器非常接近被测物体，被测物会局部加热传感器。

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